生物碱是生物体内一类含氮有机化合物的总称,是多种药物中的有效成分,具有类似碱的性质,能和酸结合成盐,大多数生物碱有比较复杂的环状结构,除少数外氮原子皆在环内,具有光学活性和显著的生理作用,是一类较重要的中草药化学成分。
生物碱在植物界分布非常广泛,在双子叶植物(如茄科、小檗科、毛茛科及豆科等)含生物碱较多。大多数生物碱为无色晶体(有少数例外,如小檗碱为黄色结晶),味苦,有旋光性,只有少数为油状液体。游离生物碱一般不溶或难溶于水,能溶于氯仿、乙醚等有机溶剂中,常用此性质提取分离生物碱。
生物碱有毒性及明显的生物作用。有的可与蛋白结合成为完全抗原,注入动物体可产生抗体,应用抗血清可对生物碱作定性和定量分析。目前用作免疫抑制剂的生物碱均为抗肿瘤药物,大多是阻断细胞周期时相转换过程中的M期;其作用机制是干扰有丝分裂中纺锤体的生成,使有丝分裂停止在中期,从而阻碍细胞分裂。其中麻黄碱有发汗、兴奋的作用,其盐酸盐可作镇咳剂;长春花中所含长春花碱有抗癌作用;印度蛇根木中的利血平可降血压;罂粟中的吗啡可镇痛,并有成瘾性。秋水仙碱能使有丝分裂中的细胞发生染色体加倍的变化,是植物遗传育种等研究领域中很有用的药品。
生物碱对中枢神经系统和肝脏有较强的毒性,一般治疗剂量与中毒剂量相差甚小,故使用中应严格控制剂量。日常生活中我们经常会接触到一些生物碱,如:土豆中的龙葵素,乌头属植物中的乌头碱等,简单给小伙伴们介绍下他们的危害。
马铃薯的主要有毒成分是生物碱龙葵素,这种生物碱不是单一成分,主要是以茄啶为糖苷配基构成的茄碱和卡茄碱2种共计6种不同的糖苷生物碱。它不易溶于水,性质较稳定,烹调时不易去除或破坏。生物碱龙葵素在马铃薯中的正常含量为2~13mg/100g鲜重;发绿部分的含量为80~100mg/100g鲜重;马铃薯芽的含量可达500mg/100g鲜重。一般以每100g鲜马铃薯含20mg龙葵素作为食用的安全界限。根据人畜中毒的程度,可将中毒症状分为3种类型:
1)消化系统症状。食后咽喉部及口腔灼烧、恶心呕吐、腹痛、腹泻或口腔干燥、喉部紧缩,剧烈吐泻可致脱水、电解质失衡、血压下降等。
2)神经系统症状。耳鸣、畏光、头痛、眩晕、发热、瞳孔散大、呼吸困难、颜面青紫、口唇及四肢末端呈黑色,严重时可致昏迷、抽搐,最后因呼吸中枢麻痹而死亡。
3)胃肠系统症状。除引起肠源性青紫病外,还有致畸胎作用,导致脑畸形和脊柱裂。
毛莨科乌头属植物的主要药用成分为二萜类生物碱,乌头碱为主要活性代表成分,研究表明,乌头碱具有良好的抗炎、镇痛、抗肿瘤等药理作用,具有极高的药用价值。然而乌头碱的治疗窗窄,药效与毒性并存,乌头碱毒性强烈,乌头碱中毒的症状多表现为心律失常,但心脏毒性的作用机制不明。目前,通过研究钠离子通道(INa)、能量代谢、氧化损伤等方面,乌头碱心脏毒性的作用机制取得了一定的进展。
吡咯里西啶类生物碱(pyrrolizidine alkaloids,PAs)是植物用来抵御草食动物、昆虫等侵害的化学物质,在植物中广泛分布。据报道,开花植物中有13个科,约6000种植物含有PAs。PAs的毒性与其结构有关,已发现Pas 660种,其中约120种具有肝毒性,称之为肝毒性吡咯里西啶生物碱(hepatotoxicity pyrrolozidinealkaloids,HPAs)。含HPAs的植物主要为菊科(千里光属、狗舌草属、橐吾属及泽兰属),紫草科(聚合草属和天芥菜属)和豆科植物(野百合属)等6个科的植物。HPAs可引起不可逆的肝细胞损伤,并导致肝小静脉闭塞病、肝巨细胞症、肝纤维化和肝硬化等不良后果。
PAs也可通过食物链在某些动物体内蓄积。文献报道显示,喂饲含PAs植物饲料后,家畜肝脏和肾脏中PAs含量为10~73μg·kg-1,鸡蛋中的PAs含量为5~168μg·kg-1。喂饲含PAs植物饲料的家畜,可能有不超过0.1%的PAs从牛奶中分泌,此外,蜂蜜中也可混入PAs成分。用含有25%臭狗舌草的饲料喂奶山羊,所得到的山羊奶中PAs含量为0.33~0.81mg·kg-1,饮用这种羊奶250g,PAs的摄入量将达到德国卫生部规定限度的82.5~202.5倍。而大鼠连续灌饲这种羊奶180d后,病理检查可见中央小叶区肝细胞肿大、胆管增生。此外,谷物、茶叶或草药中如混入含PAs植物的种子或茎叶,也可引起中毒。含HPAs植物导致人类中毒的事件首次报道于1920年,南非生产的某些面粉中混入了Senecioburchellii(含HPAs植物),长期食用这种面粉制成的面包后,部分患者出现肝硬化,十余例儿童因此死亡。